【自动驾驶】超声波雷达障碍物检测

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已于 2022-06-06 11:00:35 修改 · 6.4k 阅读

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#自动驾驶 #人工智能 #机器学习

于 2022-06-06 09:09:51 首次发布

本文介绍了超声波雷达如何通过40kHz等频率实现高精度定位，探讨了其在移动机器人和汽车倒车/泊车中的优势与局限，并详细描述了自动化测试方案，包括系统构成、功能和关键设备。

超声波（Ultrasound，又称超声波雷达）定位，即使用发射探头发出频率大于20KHz的声波和计算飞行时间来探测距离。常用的超声波频率有40KHz、48KHz和58KHz，其中最常用的频率是40KHz。使用超声波定位，一般精度在1cm~3cm之间，探测适用范围在0.2m~5m之间。

超声波指向性强，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。

优点如下：1）穿透能力强，一定程度上可以防水、防沙、防尘；2）成本低；3）不受电磁效应的干扰。这种方式也有一些缺点：1）检测角度小、探测距离短，因此一辆车上会选择安装多个超声波传感器，并在低速行驶中使用；2）无法精确描述障碍物的位置，如两个障碍物同时返回相同的探测距离时；3）抗干扰能力差，易受到车速、震动、温度及湿度的影响。

由于以上特点，超声波在倒车、自动泊车、盲区检测等方面广泛应用，如图所示。常用的超声波雷达有两种，停车辅助（Ultrasonic Parking Assistance，UPA）超声波雷达和自动泊车（Automatic Parking Assistance，APA）超声波雷达。UPA超声波雷达探测范围较近，一般在0.1m~2.5m，常安装在车辆的前后保险杠上，辅助倒车。APA超声波雷达探测距离稍远，在0.3m~5m左右，一般安装在车辆的侧面，且具有较强的指向性，用于探测车辆左右两侧的障碍物。不过相比之下，APA功率略大，成本略高。

超声波在倒车时的应用示意图。蓝色扇形区域为APA超声波雷达探测范围，透明扇形区域为UPA超声波雷达探测范围。